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微孔材料膜包覆的Pd/Al2O3核—壳催化剂的制备及催化性能研究

微孔材料膜包覆的Pd/Al2O3核—壳催化剂的制备及催化性能研究

引用

作者：张祖强大连理工大学

学位级别：硕士

微孔材料膜包覆的核-壳催化剂(Core-Shell catalyst)具有外包覆壳层材料的稳定保护功能和其它特殊的功能,可调控反应产物的分布,提高选择性,而且还可以保护催化剂免受反应体系中其它有害物质的污染中毒,提高催化剂的活性和稳定性。本文... 详细信息

微孔材料膜包覆的核-壳催化剂(Core-Shell catalyst)具有外包覆壳层材料的稳定保护功能和其它特殊的功能,可调控反应产物的分布,提高选择性,而且还可以保护催化剂免受反应体系中其它有害物质的污染中毒,提高催化剂的活性和稳定性。本文以直径为l-2mm的负载型Pd/Al0球形材料为核,分别选择不同的silcalite-l(Sil-l)沸石分子筛和ZIF-8类分子筛微孔材料作为外包覆壳层,设计合成了具有分子筛膜或MOFs膜包覆的核-壳结构催化剂,考察了不同微孔材料包覆制备核-壳结构型催化剂的方法,并将其应用于煤烃选择性催化加氧反应,探讨了制备的核-壳催化剂的催化性能。通过分子筛膜及MOFs膜壳层对催化剂催化性能影响的讨论,分析了提高分子筛膜及MOFs膜包覆的核-壳催化剂催化性能和抗硫化物中毒的优化方法,为核-壳催化剂的设计提供参考选择。具体内容有以下三点:(1)设计制备了Sil-1分子筛膜包覆直径为l-2min的负载型Pd/Al0球形催化剂构成具有择形、抗中毒功能的核-壳型催化剂。结果表明,通过二次晶种法能够在Pd/Al0球形催化剂表面形成完整的、无破裂的Sil-1分子筛膜,并且调节晶化时间、温度和成膜次数可以调控分子筛晶粒尺寸及膜厚。与传统负载型催化剂相比,核-壳催化剂选择性显著提高,但同时1-己稀转化率达到100%所需要的时间延长。其中两次48h成膜晶化的核-壳催化剂择形性能和抗中毒性能最好,1-己炼的转化率仍然维持在100%,环辛稀的转化率降至为0;同时在2wt%毒物作用下,1-己稀转化率仍能达到96%,而非核-壳催化剂Pd/Al0的转化率则仅为60%左右。(2)利用同源氧化锌有利于诱导ZIF-8结构的成核生长原理,采用粒径为l-2mm的负载型Pd/Al0微球作为核、ZIF-8膜作为外壳,诱导生长制备了Pd/Al0@ZIF-8核-壳催化剂,并采用不同分子大小稀烃加氢反应对其壳层连续完整性进行了性能测试。结果表明,Pd/Al0微球表面预先引入的ZnO纳米粒子层对外层ZIF-8膜壳层的形成起到很好的成核生长点和连接点的作用,诱导合成了连续完整的ZIF-8膜包覆的Pd/Al0@ZIF-8,ZIF-8膜层的厚度可通过ZIF-8合成的次数进行调变。该核-壳催化剂对不同分子大小的稀经加氢反应表现出明显的筛分选择性,并对外加苯并噻唑作为毒物分子的反应体系具有良好的抗中毒性能和防催化活性金属Pd组分的流失功能。(3)采用苯并噻挫作为使催化剂中毒的毒物分子,根据实验结果,总结不同壳层材料包覆核-壳催化剂的抗中毒和催化活性规律,讨论了不同壳层材料和厚度的核-壳催化剂的最优壳层参数。

关键词： Pd/Al2O3 Sil-1分子筛膜 ZIF-8膜核-壳催化剂择形抗中毒

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